一种基于图像的燃气轮机叶型参数测量方法

叶型参数的准确测量是实现叶片性能诊断和逆向建模的关键步骤。为了提高叶型参数的测量效率,提出了一种基于图像的参数提取方法。首先,采用骨架提取算法对叶片中弧线进行定位;然后,通过拟合计算获得中弧线函数及叶型厚度分布;最后,采用优化算法提高叶型参数辨识精度。实验结果表明,所提出的基于图像的叶型测量方法具有较高的准确性,测量相对误差小于1.5%,且应用方便、灵活,为叶片几何参数的快速、准确测量提供了新的解决方法。

基于风扇叶型周向参数化的优化研究

选取直叶片叶型小型轴流风扇为研究对象,以静压为优化目标,优化方法为遗传算法和近似函数方法,优化计算得到性能更优的风扇模型,分析研究优化前后风扇静特性及流场的变化,利用风扇测试系统对优化前后风扇进行静特性实测,并与数值模拟结果进行对比。结果表明:优化后得到了不同参数化方法的优化模型A和B,分别为倾斜叶型和弯曲叶型,两模型的静压均较优化前提高了近20%,静特性和流场状况也均优于原始模型,实验数据和数值计算结果趋势相同且数值接近,达到了对周向参数优化以提高风扇性能的目的。

超音叶栅激波结构研究及叶型优化设计

对于进口相对马赫数较高的超音叶栅,合理组织激波结构是设计中的重要课题。为探索削弱激波损失的途径,建立不同激波结构的计算模型,计算得到了激波结构对叶栅性能的影响规律和特点。为设计性能良好的超音叶型,利用叶型参数化方法构造出中弧线为"S"型预压缩叶型,实现叶栅通道内预压缩及一道斜激波加一道正激波增压;利用优化软件对上述叶型进行优化,叶栅性能提升明显;优化结果显示,正激波位置对超音叶栅性能有较大的影响。

可变弯度导向器的基础叶型设计

为了设计出适用于核心机驱动风扇级中可变弯度导向器的基础叶型,采用数值计算方法详细分析了叶型弯角、最大挠度相对位置、最大厚度相对位置以及稠度等参数对基础叶型性能的影响。计算结果表明:叶型弯角和最大挠度相对位置对叶栅性能的影响相互关联;在低亚声速流动条件下,最大厚度位置越靠近前缘,叶栅性能越好;最大挠度位置向后缘移动,可有效实现载荷后移;稠度增大,叶栅的气流转折能力增大,最小损失也增大,不同的气流转折角对应着不同的最佳稠度。

任意回转面叶型优化设计研究

基于修改量并用Bezier曲线表达修改量的参数化方法进行回转面叶型造型。采用TCP/IP通讯协议,根据客户端/服务器模式开发压气机回转面叶型优化系统所需网络通讯模块,结合精英保留策略并应用变空间搜索等技术对遗传算法进行改进,改进后遗传算法作为优化设计系统的数值最优化模块。将叶型参数化、改进后遗传算法、网络通讯等模块与CFD流场分析模块集成,构成回转面叶型优化设计系统。应用该优化设计系统对一个超声回转面叶型重新优化设计,优化后叶型流动损失明显减少,激波结构更加合理。

面向性能的压气机叶片铣削加工误差分析及统计

为提高航空发动机压气机叶片的加工质量,对其铣削加工中的质量影响因素进行了分析,包括加工前工艺规划及几何造型等因素、加工过程中变形与稳定性等问题以及加工后的残余应力变形等。针对必然存在的加工误差,提出了一种概率统计方法,并在此基础上对于影响气动性能的叶型关键几何区域,建立了有关轮廓误差和叶型参数误差的统计分析方法。借助于气动性能试验,获得了稳定工况下关键参数的误差分布,从而为指导叶片的实际铣削加工提供了理论依据。

基于比例因子的离心泵圆弧叶片造型研究

针对中低比转速离心泵，提出了能够统一各种圆弧叶片造型方法的比例因子法，推导了叶型参数的计算公式，分析了比例因子对叶片安放角、叶片长度等的影响，并采用数值模拟方法对不同比例因子下的泵内流场进行了性能预测。结果表明，不同比例因子下的叶型参数、流动参数及性能参数变化范围很大。比例因子较小时，节流损失较大，泵扬程较低；比例因子较大时，脱流损失较大，泵效率较低，存在较优的比例因子区间[0．15，0．35]，使叶片安放角平滑变化，泵的综合性能较优，对应的曲率半径比为1．4～1．9。采用Pfleiderer方法及本文的角度平均法获得的叶片安放角变化较为平稳，可用于离心泵的初步设计。

基于逆向工程的汽车冷却风扇叶片再设计研究

以汽车发动机冷却风扇叶片为研究对象,采用精密柔性三坐标测量臂获取风扇表面点云数据,利用Imageware和Pro/E软件对点云进行数据处理、曲面重构,并对重构模型精度进行分析。基于动量-叶素理论和伯努利方程理论计算得出入流角对风扇气动力等性能的影响规律;运用CFD软件对重构风扇内部流场进行数值仿真,并分析仿真结果的影响因素。通过对再设计前后风扇的气动性能比较,验证了将叶型设计为椭圆率是4.2的椭圆线的必要性和可行性。

穴盘基质拌施烯效唑对不同品种生菜幼苗生长发育的影响

【目的】明确穴盘基质拌施不同浓度烯效唑对不同品种生菜幼苗生长发育的影响。【方法】以5个南方生菜品种为材料,研究穴盘基质拌施不同浓度(0~50 mg/L)烯效唑对生菜生长、叶型参数及可溶性固形物(TSS)含量的影响。【结果】随着烯效唑拌施浓度增加,各品种生菜幼苗根鲜、干重以及地上部鲜重、干重均表现为先增加后下降,耐抽苔生菜和罗马直立生菜的根鲜重和根干重在10 mg/L烯效唑处理最大,其余品种上述指标在5 mg/L烯效唑处理最大。幼苗总叶宽、最大功能叶叶宽和总叶面积同样在5 mg/L烯效唑处理下达最大,奶油生菜幼苗总叶宽和总叶面积均比其他品种大。在幼苗根冠比上,玻璃生菜、奶油生菜和耐抽苔生菜随烯效唑浓度增加而增加,中国香港软尾生菜和罗马直立生菜则先增后降。此外,在50 mg/L烯效唑处理下各品种生菜幼苗SPAD值显著增加,而株高、总叶面积、TSS积累受到严重抑制。【结论】基质拌施适宜浓度(5 mg/L)烯效唑育苗可以培育壮苗,若浓度过高则会抑制生菜幼苗生长发育。

轴流风扇叶片截面翼型的多点优化设计

风扇和压气机的叶型优化设计是高性能风扇设计过程中至关重要的环节。在影响其性能的各项因素中,叶片的几何形状及其相应的气动性能起着关键作用。某轴流风扇叶型在设计工况下,气动性能良好,但它的许可工作范围较小,在非设计工况下性能明显下降。文章将贝塞尔曲线的参数化方法、叶型气动性能薄剪切层流动预测法与梯度优化算法相结合,建立了多攻角和多马赫数工况下的叶型气动性能优化方法。结果表明,叶型在非设计工况点具有优化的空间,与原始叶型相比,优化后的叶型气动性能有所提高。

超声压气机叶型设计方法

在设计超声叶型时,为使得叶栅进口马赫数和气流角等于给定值,提出一种新的叶型参数化方法。该方法以经典唯一进气角计算方法为基础,将超声叶栅的唯一进气角和叶型几何形状关联起来,由进口马赫数和气流角确定吸力面进口段叶型;根据喉部面积、前后缘小圆半径、最大挠度和最大厚度等特征参数确定其他部分叶型。用此参数化方法设计了6个超声叶型,并用Fluent对设计结果进行了验证。结果表明,来流马赫数及进气角的设计值与Fluent求解结果基本一致,进气角最大误差仅为0.7°,进口马赫数最大误差仅为0.01;并且实现了多激波增压和减小激波损失等效果。

基于控制理论的压气机叶型数值优化方法

将基于控制理论的气动优化方法应用于轴流压气机叶型设计.以Euler方程作为流动控制方程,具体推导得出了其相应的伴随方程,分析了边界条件,并给出求解方法.以给定压力分布作为目标函数,将参数化叶型作为设计变量,在求得目标函数对设计变量的梯度信息后,结合BFGS优化算法得到优化方向,更新设计变量完成叶型的优化设计.通过三个算例验证了该叶型优化设计方法的有效性.

双调和方程在航空离心泵叶型优化设计的应用

为了减少构建代理模型的计算量,提高优化效率,基于双调和方程模型和混合人工鱼群算法对航空离心泵叶型进行优化改型设计。在Matlab平台下分别采用5点4次Bezier曲线和线性函数控制叶型圆周角分布和积叠变化规律,通过软件UG和Fluent的联合批处理方法对15组设计结果进行内流场数值仿真。在曲面插值获得计算空间边界条件的基础上,采用中心差分格式对双调和偏微分方程进行数值求解,建立超曲面性能代理模型。以效率最高为目标函数基于人工鱼群算法对设计变量进行全局寻优。结果表明:基于双调和方程的超曲面代理模型能够保证试验值与预测值完全一致,而优化后的离心叶轮流动中的尾迹效应被明显减弱,水力效率比原型泵提高5.4%。

航空发动机叶片进排气边缘形状自动评价方法

针对目前对航空发动机叶片进排气边缘形状的评价主要依赖人工目测,主观性强、效率低等问题。提出一种叶片进排气边缘形状自动评价方法,通过非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合、最小二乘椭圆拟合、等半径法等算法拟合叶型并提取相关型面参数,针对5类叶片进排气边缘不合格形状给出了定性的定义,根据叶片进排气边缘在不同形状时的曲率特征以及偏差值变化特征对其形状做出评价。通过实例验证表明:该方法能够实现对尖头、钝头、歪头、缩颈及大小大/小大小(LSL/SLS)5类叶片进排气边缘形状的自动判读,对于不同叶片型号和验收标准的应用场景具有较好的通用性,有效提高了叶片进排气边缘形状评价的效率。